我只想在这里回顾几个重要的情况。
“蓄清排浑”的水库运用方式,是起始于黑松林水库,这是西北水科所清淤保库的一座试验库,西北水利科学研究所创建人之一韩瀛观先生长期支持该项目的实施,而且夏迈定等工程师长期在渭北高原地区进行实地观测,为此作出了很大的贡献。黑松林水库库容不是很大,便于观测,它利用汛期中的洪水期将淤在库内的泥沙搅动起来,以此增加含沙浓度排泄出库,出库水流的含沙量可达到1000多公斤。由于这里的河道(渠道)坡度很陡,基本不会形成淤积,所以可以将高含泥沙的水输送到农田里,待洪水过后可以将清水储蓄起来,以供灌溉之用。
刘家峡水库的坝址选址不当,选在了位于大夏河和洮河汇合口的下游,泥沙主要来自洮河,因此水库蓄水后洮河河口形成了庞大的沙坎,即二级水库。刘家峡水库投入运用后,水轮机出现了严重磨损。
七、都江堰改建工程
都江堰的改建工程。这是我们此次实地调研的最大收获,也是我们得以效力的最好机会。
记得我们到成都时,正逢水电部第六工程局在进行都江堰的改建工程。都江堰是一个具有悠久历史的水利工程,两千多年前祖先们用他们的聪明智慧建造了这令人叹为观止的水利工程,从中也让我们这些后人受益匪浅。
在战国后期(公元前265-前261年),我们的祖先就因势利导地利用弯道环流,凿离堆修鱼咀,设立飞沙堰、人字堤,形成多次从岷江正面引水,侧向排沙,凹岸引水,凸岸排沙的模式,以此保证了凹岸灌溉、漂木、航运,凸岸泄洪排沙,使得川西平原成为沃野千里的天府之国。“因势利导”这四个大字至今还刻在都江堰二王庙的墙壁上。我国北魏地理学家郦道元所著的《水经注》中称成都平原为“天府”,即“水旱从人,不知饥馑,沃野千里”。
都江堰的创建人李冰的治理洪水和泥沙的指导思想是“乘势利导,因时制宜”,但归结起来还是一个“排”字上,利用有利的弯曲的河势,造成多次分水分沙的条件,利用在弯道的凹岸一侧的汊道引水,凸岸一侧的汊道排洪水和泥沙。
宝瓶口(位于成都平原的分流口)上游飞沙堰段内江河宽70米,河底高程726米,飞沙堰溢流段长约280米,堰顶高程728.2米,高出河底2.2米,宝瓶口宽20米。当岷江来水流量为600立方米每秒,内江分流340立方米每秒,水可全部引入宝瓶口用于春灌。若来水量变大则会有部分流量从飞沙堰顶部漫溢回到外江。当岷江遭遇特大洪水时,内江引进不到50%的洪水,其中80%以上会从飞沙堰顶溢泄至外江,而进入宝瓶口的流量不到岷江洪水流量的10%,这就使得成都“天府之国”的洪涝灾害得以避免。
飞沙堰的排沙作用是很大的,如果没有飞沙堰,从宝瓶口进入成都平原的泥沙就会很多。都江堰在岷江由山谷进入平原的冲击扇的首部,岷江在渠首以上约两千米处的白沙河出山口处,山口以上的岷江河道的河流平均比降为千分之8.2,故坡陡流急。这里雨量充沛,多年平均年降雨量达1232毫米,最大可达2584毫米,春雨少而盛夏多暴雨,易出现洪涝灾害。
岷江上游两岸陡峻,覆盖的多为冰川沉积物,有大量的卵石粗沙的来源,一旦遭遇暴雨,就会导致沙石俱下,有大量卵石推移质被洪水挟带而来。实测最大的洪水流量为6500立方米每秒(根据洪痕推算可达7700立方米每秒),这里多年平均年径流量为155.4亿立方米,最大的悬移质来沙量可达2594万吨,多年平均为845万吨,其推移质来量相当大,丰水年可达200万吨,中水年为150万吨,而枯水年则有100万吨。其推移质最大粒径可达80厘米,特殊的卵石直径可达1米以上。
都江堰是人类非物质文化遗产最为杰出的代表之一,至今它还在为民造福。
在20世纪70年代初,人们就有意愿恢复曾经被炸坏的在鱼咀上方的紫坪铺水库,因为那里还留有未被炸掉的电厂残骸,所以需要投资4亿元,建设工期为4年时间。在最初的设计方案上就遇到了难题,即无法解决运送漂木和排除泥沙共用同一个通道的问题,如果恢复高坝的建设方案,那么非物质文化遗产的古都江堰就会报废了。
倾尽一生为水利
随后我们考察组的5人在四川省水利厅谢厅长的陪同下,来到了都江堰管理处,这里的陈处长向我们介绍了具体的实际情况,并且提出了都江堰工程能否保存的提议。经过仔细的实地考察,我们考察组一致否定紫坪铺水库的恢复工程,而是建议在内江和外江各建一处低闸来代替杩杈,这样既解决了灌区的扩大用水问题,也解决了漂木的难题,以此使得都江堰的功能得到进一步发挥。
回到北京后,我们向部领导呈述了我们的意见,其中我把自己对于都江堰工程的设想向时任工管司总工程师冯寅做了汇报,他听后非常支持我的看法,而且还提出仅建造外江闸,不建内江闸的新方案。这一方案得到部领导的支持,并要求我们进一步的做好落实工作。
工程任务繁重但我们人力有限,于是我向水调所的领导报告以借调的名义从石泉调回杜国翰同志,从刘家峡调回彭润泽同志,从三门峡调回李业彬同志。与此同时,一些技术人员也从全国各地返回北京,如郭来骏和吴德一同志从河南平輿县的“五七干校”返回,范家骅同志从山西返回等等,泥沙组的人员慢慢多了起来,大家重新回到曾经的工作岗位,工作的情绪相当高,大家心往一处想,劲往一处使。
四川省水利厅谢厅长、总工程师胡福良、都江堰管理处陈处长均支持我们所提出的低闸方案,成都科技大学的华国祥教授、陈远信教授均同意将试验改作低闸方案,水电六局的领导和李习生总工程师同意改变设计方案,并准许了原水科院下放的翟兴业、杨碧如、薛克宗和张娴到成都科技大学参加试验工作。由于科技人员的增加,我们调整了相关的组织力量,派遣杜国翰率领一个专业小组到成都进行实地工作,而小组的成员则包括了徐明权、吴德一、彭润泽、李亚彬。同时我们还帮助四川水文总站建立了二王庙水文站,并在盐井滩观测了卵石推移质,经过大家的一致努力,任务圆满完成。
都江堰的外江闸只用了一个寒冬,到了第2年的春天就建起来了,费用只耗费了一千多万元,为国家节约了三个多亿的经费,还保存下了祖先留给我们珍贵的非物质文化遗产,这是一个造福千秋的伟大的水利工程。
八、对荆江和葛洲坝淤沙问题的研究
从1981年12月25日至1982年1月13日,我参加了长江规划办公室水文局组织的荆江河道的查勘工作,与我一同参加查勘的还有泥沙所的李业彬、潘桂兰,还有荆江河道实验站的陈时若等人。我们乘船从湖北宜昌至湖南城陵矶,全长400千米,为期19天,这次查勘的机会让我了解到葛洲坝大江截流后对于大坝下游河道的影响,也让我深刻体会到1981年7月长江大水对荆江河道的影响(根据实际资料记载,1981年7月下旬,湖北宜昌站实测当年洪峰流量达70800立方米每秒)。1981年长江的洪水峰高沙多,使得荆江的造床作用加大,葛洲坝工程存有的问题也更为显露。
1981年12月,我参加了葛洲坝工程科技成果交流会;1982年2月我撰写了《对葛洲坝工程处理泥沙问题的几点建议》,1982年3月撰写了《荆江河道查勘情况的汇报》;1982年9月我再次撰写《葛洲坝大江电站要防止卵石和粗沙过机》和《要因势利导地处理葛洲坝的泥沙问题》。这些文章和报告中我曾写道:我们认为总体布置的原则,应该是因势利导地将船闸和电站布道在凹岸,实行凹岸行船、发电,凸岸泄洪排沙的原则。但是由于种种原因,使得葛洲坝工程的总体布置存在着缺陷,因而在处理泥沙问题上,难度就大很多。